HAWKİNG RADYASYONU VE BEYAZ DELİKLER

 Destek olmak isterseniz reklamlara ücretsiz tıklamanız yeterli. Teşekkürler

  1974'te İngiliz fizikçi Stephen Hawking, bazı kuantum etkilerini dikkate alan teorik çalışmalara dayanarak tüm kara deliklerin ışıması (radyasyon yayması) gerektiği sonucuna vardı. 

 Kuantum teorisi ile yerçekiminin, yani genel görelilik teorisinin uyumluluğu, şimdi büyük bir teorik problem olarak görülüyor. Bu nedenle, hem kuantum etkilerini hem de genel göreliliği içeren daha kapsamlı bir teoriye ihtiyacımız var. Ancak henüz  tam bir teori yok. Hawking'in çalışması da bu alanda. Bu nedenle Hawking radyasyonu, bu kadar kapsamlı bir teorinin olası bir sonucu olarak teorisyenler için çok önemlidir. Bununla birlikte, bazı bilim adamları, kapsamlı bir teorinin yokluğunda Hawking'in hesaplamalarının dikkatle ele alınması gerektiğini söylüyor. 

  Kuantum teorisine göre uzay asla boş değildir. Karmaşık süreçler de boş alanda gerçekleşir. Parçacık ve anti parçacık (antimadde)  çiftleri kendiliğinden oluşur. Daha sonra yeniden birleşip çok kısa sürede yok olurlar. Boşluklar, bu tür yaratma ve yok etme olaylarının sürekli olarak yaşandığı dinamik bir ortamdır.  

 Ortaya çıkan parçacık çiftlerinden biri negatif enerjiye, diğeri ise pozitif enerjiye sahip olmalıdır. Burada negatif enerji terimi, bir parçacığın enerjisinin mümkün olan en küçük enerji olan sıfır enerjiden bile daha düşük olduğu anlamına gelir. Bu tür parçacıklar gerçekte var olamazlar ve evrende özgürce hareket edemezler. Ancak kuantum teorisi, parçacıkların çok kısa bir süre için bu kadar düşük enerjilerde kalmasına izin verir. Bu tür parçacıklar, anti parçacıklarla hemen kaynaşmalı ve yok olmalıdır. Sürekli devam eden var olma ve bunu takip eden yok oluş nedeniyle, biz bu parçacıkların varlığını tespit edemiyoruz ve uzayı boşmuş gibi görüyoruz.

 Parçacık-karşıparçacık çiftleri yalnızca kısa bir süre için oluşur, ancak zaman göreliliklerinden dolayı bu, bazılarına uzun görünebilir. Burada çok kısa bir süre için görünen parçacıklar, bir kara deliğin olay ufkunun yakınında saat çok yavaş olduğundan, uzaktaki gözlemcilerden çok daha uzun yaşarlar. Ama daha da önemlisi, olay ufku o kadar yakındır ki, bu parçacıklardan biri ufka girebilir. Ufuktan geçen pozitif enerjili bir parçacıksa,  negatif enerjili diğer parçacıklar serbestçe dolaşamazlar. Kaçınılmaz olarak  ufku aşar ve onun içinde yok olma süreci gerçekleşir. 

 Ancak, bu negatif enerji çiftlerinden biri olay ufkundan içeri girerse bu parcık ne tepit edilebilir nede haber alınabilir. Bu durumda diğer pozitif enerji parçacıkları karadelikten uzaklaşarak Hawking radyasyonu oluşturur. Kütle çekimsel kızıla kayma nedeni ile parçacık kara delikten kurtulduğunda enerjisi de sıfıra yakın olur.

Bu radyasyon esas olarak düşük frekanslı ışık ve nötrino emisyonundan oluşur. Elektronlar gibi büyük kütleli parçacıkların olay ufkunda ortaya çıkma ve kara delikten tamamen kaçsalar bile  olasılığı çok küçüktür. 

 Radyasyon, "kara cisim" radyasyonunun özelliklerine sahiptir. Kendilerine çarpan tüm ışığı emen nesnelere siyah cisimler denir. Sabit sıcaklıktaki tüm siyah cisimler, o sıcaklıkta belirli bir radyasyon yayar. Örneğin, köz  böyle bir parıltıya iyi bir örnektir. Kara delikler, tıpkı  bir kara cisim gibi, belirli bir sıcaklığa sahiptir ve o sıcaklığa özgü ışık yayar. 

 Bununla birlikte, rapor edilen kara delik sıcaklığı son derece düşüktür. Örneğin, Güneş kütlesine sahip bir kara deliğin sıcaklığı, 17 milyon derece mutlak sıfırın yalnızca bir parçasıdır. Böyle bir durumda kara deliğin yaydığı radyasyon radyo frekanslarındadır ve çok zayıftır. Ayrıca kara delik büyüdükçe bu sıcaklık ve dolayısıyla radyasyon miktarı azalır.  

 Hawking radyasyonunda ufku geçen negatif enerji parçacıkları kara deliğin toplam enerjisinin azalmasına neden olur. Bu mekanizma tarafından kaybedilen enerji, karadeliğin dışında kalmayı ve karadelikten çıkmayı başaran başka bir pozitif enerjili  parçacık tarafından delikten boşaltılır. Kütle ve enerjinin denkliği nedeniyle bu,  karadeliğin toplam kütlesinin ışıma sırasında azaldığı anlamına gelir. Sonuç olarak, olay ufku uzar ve delik küçülür. Dışarıdan enerji çekemeyen bir kara delik, bu radyasyonla tüm enerjisini kaybetmeli ve bir gün tamamen yok olmalıdır. Ancak yıldızların çökmesiyle oluşan karadeliklerin ürettiği radyasyon miktarı o kadar azdır ki, onların buharlaşıp tamamen  yok olmaları için gereken süre oldukça uzundur. Aslında bu süre evrenin şu anki yaşı için çok uzun. Ayrıca, bu kara delikler, diğer yıldızlardan gelen ışığı, hatta kozmik mikrodalga radyasyonunu bile emerek kaybettiklerinden daha fazla kütleye sahiptir.

 1 kg'lık bir kara delik o kadar çok radyasyon yayar ki tüm enerjisini kaybeder ve saniyenin trilyonda birinden daha kısa  sürede kaybolur. Böyle bir kara deliğin yakınında olmak istemezsiniz, çünkü şimdi patlama dememiz gereken bu radyasyon, büyük bir nükleer bomba ile aynı yıkıma neden olur. Mini kara delik adı verilen böylesine küçük bir kara deliğin, bir yıldızın çökmesi sonucu oluşamayacağı açıktır. Ancak evrenimiz Big Bang sırasında doğduğunda yoğunluğu ve dalgalanmaları çok yüksekti. Bu koşullar altında mini karadeliklerin oluşabileceğine dair bir teori var ancak henüz kesinlik kazanmış değil.

  ELEKTRON VE KUARKLAR KARA DELİK YARATABİLİRMİ

  Bence bu parçacıklar genellikle noktalar gibidir. Ancak bu, mevcut bilgi üzerine inşa edilmiş bir modeldir. Bu parçacıkların nasıl oluştuğuna dair hala bir fikir birliği teorisi yok. Üstelik bu parçacıklar, bugün incelenen sicim teorisinde noktalar olarak değil, çok kısa sicimler olarak modellenmiştir. 

 Kuantum teorisini genel görelilik ile uyumlu hale getiren kapsamlı bir teori, nokta benzeri veya ipliksi olsun, bu temel parçacıkların neden kara delik olmadığını tam olarak açıklayabilir. Bu nedenle, şu anda bu soruya cevap veremiyoruz. 

 Ancak Hawking'in dehası olası yanıtlara ışık tutabilir. Bu radyasyonun özelliği,  küçük kara deliklerin daha sıcak olması ve daha fazla radyasyon yaymasıdır. Örneğin,  bir kilogram kara delik, saniyenin trilyonda birinden daha kısa sürede tamamen buharlaşarak, süreçte çok yüksek enerjili parçacıklar açığa çıkarır. Kütle Planck ölçeğinde veya gramın yaklaşık 1 / 50.000'i olduğunda, sıcaklık o kadar yüksektir ki, parlama sırasında yayılan parçacıkların ortalama enerjisi, kara deliğin toplam enerjisine eşittir. Bu nedenle, küçük bir kara delik, sahip olduğundan daha fazla enerji yaymalıdır. Bu da imkansız. Bu nedenle bilim adamları, mümkün olan en küçük kara deliğin ancak Planck kütlesinde bulunabileceğine ve oluşumundan kısa bir süre sonra buharlaşabileceğine inanıyorlar. 

 Öte yandan, bazı teoriler, mikro kara delikler olarak adlandırılan daha  küçük kara deliklerin var olabileceğini tahmin ediyor. Bununla birlikte, bu teorilerin çoğu, uzayın çok boyutlu olması gibi henüz ampirik desteği olmayan çeşitli varsayımlara dayanmaktadır. Bu nedenle, bu tür teorilerin daha olgun ve ampirik olarak doğrulanabilir hale gelmesini beklemeliyiz. O zamana kadar elektronlar gibi temel parçacıkların kara delikler olup olmadığı sorusu tam olarak çözülemez.

  BÜYÜK PATLAMA ANINDAKİ SONSUZ YOĞUNLUK 

  Bir nesnenin tüm kütlesi, o kütleye bağlı belirli bir yarıçapa sahip bir küre ile sınırlandırılmışsa, bir nesneye kara delik denir. Schwarzschild yarıçapı olarak adlandırılan bu mesafe, güneşin kütlesinde yaklaşık 3 km'dir ve kütle ile doğru orantılıdır. Bu, bir nesneyi kara deliğe dönüşmeye şartlandırmak için kullanılan birincil kriterdir. 

 Dolayısıyla, yalnızca bu kritere dayanarak, evrenimizi yaratan Büyük Patlama zamanında, tüm evrenin sonsuz yoğunlukta hallerde bir kara delik olduğunu söylemeliydik. Yoğunluğun hala çok yüksek olduğu ilk andan sonraki anda aynı sonuç şüphelidir. Burada yanlış olan yukarıdaki kriterlerdir. Bu şartlar altında kriterler geçersiz olacaktır. 

 Yukarıdaki kriterler, yalnızca bir yıldız gibi madde nispeten durağan ve uzay-zaman nispeten sabit olduğunda geçerlidir. Big Bang zamanında, uzay-zaman, evreni dolduran her şeyle birlikte hızla genişliyordu. Bu gibi durumlarda, bir kara deliğin ne zaman oluştuğunu ve olay ufkunun nerede olduğunu belirlemek için bu menzil de dikkate alınmalıdır. Evrenin var olduğu uzayın genişlemesi günümüze kadar devam etmektedir. Bunu genellikle Hubble yasası olarak biliriz. Yani, farklı gökada grupları, aralarındaki mesafeyle doğru orantılı bir oranda birbirlerinden uzaklaşırlar. Aslında, bu galaksilerin içinde yer aldığı uzay zamanla genişler. Bu nedenle,  bu uzantıyı incelerken, kozmologlar doğal olarak genel görelilik teorisini uygularlar. Teoriye göre, evrenin genişlemesi, Big Bang sırasında veya sonrasında evrenin bir karadeliğe dönüşmesine neden olamaz.

  BEYAZ DELİKLER

  Klasik kütleçekim yasasının özelliklerinden birisi, zaman tersinmesi simetrisine sahip olması. Bunun anlamı şu: Kütleçekim etkisi altında hareket eden çok sayıda cismin oluşturduğu bir sistemin filmini çekelim. Daha sonra da filmi tersten oynatalım. Oynayan filme baktığımızda, cisimlerin yapıyor göründüğü bütün hareketlerin de kütleçekim yasasıyla uyumlu olduğunu görürüz.

Örneğin, Dünya’nın çevresinde dönmekte olan Ay’ı aniden durdursak ve tam ters yönde aynı miktarda hız versek, bu durumda da Ay’ın aynı yörüngeyi ters yönde izlediğini görürüz.

Benzer şekilde, yeryüzünde düşen bir cismin hareketini filme alır ve filmi tersten oynatırsak, yine doğa yasalarına uygun bir hareket gözleriz.

Genel görelilik kuramındaki denklemler de aynı simetriye sahip. Dolayısıyla, genel görelilikten elde edilen çözümlerden birisini alıp, zamanı tersine çevirirsek, yine kuramla uyumlu bir çözüm elde ederiz.

Karadelikler, genel görelilik kuramından elde edilen çözümlerden biri. Eğer, karadelik çözümlerini alıp, zamanı tersine çevirirsek, yine kuramla uyumlu “beyaz delik” olarak adlandırılan çözümler elde ederiz. Beyaz deliklerin tüm özellikleri, karadeliklerin benzer özelliklerinden zamanı ters çevirmek suretiyle elde edilebilir.

Tıpkı karadelikler gibi, beyaz deliklerin de olay ufukları var. Bu olay ufkunun içinde de zaman ile uzayın bir koordinatı yer değiştirmiş durumda. Yalnız bu defa, beyaz deliklerde gelecek merkezden ufka doğru. Dolayısıyla, olay ufkunun içindeki herhangi bir şey, mecburen dışarı çıkmak zorunda. Yani karadelikler yutuyor, ama beyaz delikler dışarıya atıyor.

Beyaz deliklerin bu özelliklerinden dolayı, dışarıdaki hiçbir şey içeriye giremez. Yani burada da ufuk tek bir yönde geçilebilir; ama bu defa sadece içeriden dışarıya doğru.

Ancak beyaz delikleri antigravite olarak düşünmek yanlıştır. Beyaz delikler ayrıca olay ufku boyunca nesneleri çeker. Kara deliklerin yörüngesinde dönen gök cisimlerini bulabildiğiniz gibi, aynı şeyi beyaz delikler için de yapabilirsiniz. Örneğin, bir karadelikte ışık, deliğin etrafında dairesel bir yörüngede hareket edebilir. Bu nedenle ışık, beyaz deliğin yörüngesinde de  uygun bir yörüngede dönebilir. Beyaz salon teorik olarak komik vücut. Ancak gerçeklik olasılığı çok düşüktür. Bunu zaman ters çevirme için başvurarak da görebilirsiniz. Kara deliği yok edemezseniz, beyaz bir delik oluşturamazsınız. 

 Beyaz bir deliğe doğru düşen nesneler olayın görüş alanına teslim edilemez ve bu ufku geçemez. Yine, kara deliklerde olduğu gibi, zaman genişlemesinin garip etkisini görüyoruz. Çok uzaktaki bir gözlemci için, düşen bir cismin ufka ulaşması sonsuz bir zaman alır. Ancak bu, düşen  bir nesne saatine kıyasla sınırlı bir süredir. 

 Beyaz delikler ise kara deliklerle aynı şekilde oluşturulabilir. Bu nedenle, çok uzaktaki gözlemciler, düşen bir  cismin ufka ulaşmasının sonsuz uzun bir zaman aldığını, ancak bundan önce beyaz deliğin kaybolduğunu görüyorlar. Aynı sonuç düşen nesnelerin gözlemcileri için de geçerlidir. Ancak bu sefer, bu gözlemciye göre, beyaz deliğin ortadan kaybolması  çok kısa bir süre alıyor. 

 Beyaz delikler, uzayın solucan delikleri adı verilen iki farklı bölümünü birbirine bağlayan kısa yollarda da ortaya çıkar. Prensipte, genel görelilik kuramı solucan deliklerinin varlığını kabul eder. Ancak sorun, bu deliklerin kararsız olması ve oluştuktan sonra kaybolma eğiliminde olmasıdır. Bazı solucan deliği türleri bir uçta kara delikler, diğer uçta beyaz delikler gibi davranır. Bu nedenle kara delik  tarafından giren madde diğer uçtaki beyaz delikten kısa sürede çıkar. Solucan delikleri, evrenin uzak kısımlarını birbirine bağlamanın kısa bir yoludur. Bu nedenle çok kısa sürede uzun mesafeler kat etme imkanı sunarlar.